Օրգանական նյութը ածխածին պարունակող քիմիական միացություն է: Բացառություն են կազմում միայն ածխաթթուները, կարբիդները, կարբոնատները, ցիանիդները և ածխածնի օքսիդները:
Պատմություն
«Օրգանական նյութեր» տերմինն ինքնին հայտնվել է գիտնականների առօրյա կյանքում քիմիայի վաղ զարգացման փուլում։ Այդ ժամանակ գերիշխում էին կենսաբանական աշխարհայացքները։ Դա Արիստոտելի և Պլինիոսի ավանդույթների շարունակությունն էր։ Այս ժամանակահատվածում փորձագետները զբաղված էին աշխարհը կենդանի և ոչ կենդանի բաժանելով: Միևնույն ժամանակ, բոլոր նյութերը, առանց բացառության, հստակորեն բաժանված էին հանքային և օրգանականի: Համարվում էր, որ «կենդանի» նյութերի միացությունների սինթեզի համար անհրաժեշտ է հատուկ «ուժ»։ Այն բնորոշ է բոլոր կենդանի էակներին, և օրգանական տարրերը չեն կարող ձևավորվել առանց դրա:
Այս հայտարարությունը, որը ծիծաղելի է ժամանակակից գիտության համար, գերիշխում էր շատ երկար ժամանակ, մինչև 1828 թվականին Ֆրիդրիխ Վոլերը փորձնականորեն հերքեց այն: Նա կարողացել է օրգանական միզանյութ ստանալ անօրգանական ամոնիումի ցիանատից։ Սա առաջ մղեց քիմիան: Սակայն ներկայումս պահպանվել է նյութերի բաժանումը օրգանականի և անօրգանականի։Դա դասակարգման հիմքում ընկած է: Հայտնի է գրեթե 27 միլիոն օրգանական միացություն:
Ինչու՞ կան այդքան շատ օրգանական միացություններ:
Օրգանական նյութը, մի քանի բացառություններով, ածխածնի միացություն է: Իրականում սա շատ հետաքրքիր տարր է: Ածխածինը կարողանում է իր ատոմներից շղթաներ ստեղծել։ Շատ կարևոր է, որ նրանց միջև կապը կայուն լինի։
Բացի այդ, օրգանական նյութերում ածխածինը ցուցադրում է վալենտություն - IV: Այստեղից հետևում է, որ այս տարրը ունակ է կապեր ստեղծել այլ նյութերի հետ ոչ միայն միայնակ, այլև կրկնակի և եռակի։ Քանի որ դրանց բազմապատկությունը մեծանում է, ատոմների շղթան կկարճանա։ Միևնույն ժամանակ կապի կայունությունը միայն մեծանում է։
Նաև ածխածինը ունի հարթ, գծային և եռաչափ կառուցվածքներ ձևավորելու հատկություն։ Ահա թե ինչու բնության մեջ կան շատ տարբեր օրգանական նյութեր։
Կոմպոզիցիա
Ինչպես նշվեց վերևում, օրգանական նյութերը ածխածնի միացություններ են: Եվ սա շատ կարևոր է։ Օրգանական միացությունները առաջանում են, երբ այն կապված է պարբերական համակարգի գրեթե ցանկացած տարրի հետ: Բնության մեջ ամենից հաճախ դրանց բաղադրությունը (ի լրումն ածխածնի) ներառում է թթվածին, ջրածին, ծծումբ, ազոտ և ֆոսֆոր: Մնացած տարրերը շատ ավելի հազվադեպ են։
Հատկություններ
Այսպիսով, օրգանական նյութը ածխածնի միացություն է: Այնուամենայնիվ, կան մի քանի կարևոր չափանիշներ, որոնք այն պետք է համապատասխանի: Օրգանական ծագման բոլոր նյութերն ունեն ընդհանուր հատկություններ.
1. Ատոմների միջև գոյություն ունեցողկապերի տարբեր տիպաբանությունն անխուսափելիորեն հանգեցնում է իզոմերների առաջացմանը։ Առաջին հերթին դրանք առաջանում են ածխածնի մոլեկուլների միացմամբ։ Իզոմերները տարբեր նյութեր են, որոնք ունեն նույն մոլեկուլային քաշը և բաղադրությունը, բայց տարբեր քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ: Այս երևույթը կոչվում է իզոմերիզմ։
2. Մեկ այլ չափանիշ է հոմոոլոգիայի երեւույթը։ Սրանք օրգանական միացությունների շարք են, որոնցում հարևան նյութերի բանաձևը նախորդներից տարբերվում է մեկ խմբի CH2: Այս կարևոր հատկությունը կիրառվում է նյութագիտության մեջ։
Որո՞նք են օրգանական նյութերի դասերը:
Օրգանական միացությունների մի քանի դասեր կան: Նրանք բոլորին հայտնի են։ Սրանք սպիտակուցներ, լիպիդներ և ածխաջրեր են: Այս խմբերը կարելի է անվանել կենսաբանական պոլիմերներ։ Նրանք ցանկացած օրգանիզմի բջջային մակարդակում ներգրավված են նյութափոխանակության մեջ: Այս խմբի մեջ են մտնում նաև նուկլեինաթթուները: Այսպիսով, մենք կարող ենք ասել, որ օրգանական նյութն այն է, ինչ մենք ուտում ենք ամեն օր, ինչից ենք կազմված:
Սպիտակուցներ
Սպիտակուցները կազմված են կառուցվածքային բաղադրիչներից՝ ամինաթթուներից։ Սրանք նրանց մոնոմերներն են։ Սպիտակուցները կոչվում են նաև սպիտակուցներ: Հայտնի է ամինաթթուների մոտ 200 տեսակ։ Դրանք բոլորը հանդիպում են կենդանի օրգանիզմներում։ Բայց դրանցից միայն քսանն են սպիտակուցների բաղադրիչներ: Նրանք կոչվում են հիմնական: Բայց գրականության մեջ կարելի է գտնել նաև ավելի քիչ տարածված տերմիններ՝ պրոտեինոգեն և սպիտակուցներ առաջացնող ամինաթթուներ։ Օրգանական նյութերի այս դասի բանաձևը պարունակում է ամին (-NH2) և կարբոքսիլ (-COOH) բաղադրիչներ: Նրանք միմյանց հետ կապված են նույն ածխածնային կապերով։
Սպիտակուցի գործառույթներ
Բույսերի և կենդանիների օրգանիզմի սպիտակուցները կատարում են բազմաթիվ կարևոր գործառույթներ: Բայց հիմնականը կառուցվածքային է։ Սպիտակուցները բջջային մեմբրանի և բջիջներում օրգանելների մատրիցայի հիմնական բաղադրիչներն են: Մեր մարմնում զարկերակների, երակների և մազանոթների բոլոր պատերը, ջլերն ու աճառը, եղունգները և մազերը հիմնականում բաղկացած են տարբեր սպիտակուցներից։
Հաջորդ ֆունկցիան ֆերմենտային է: Սպիտակուցները գործում են որպես ֆերմենտներ: Նրանք կատալիզացնում են մարմնի քիմիական ռեակցիաները: Նրանք պատասխանատու են մարսողական համակարգի սնուցիչների քայքայման համար: Բույսերում ֆերմենտները ֆիքսում են ածխածնի դիրքը ֆոտոսինթեզի ժամանակ։
Սպիտակուցների որոշ տեսակներ մարմնում կրում են տարբեր նյութեր, օրինակ՝ թթվածին: Օրգանական նյութերը նույնպես կարողանում են միանալ դրանց։ Ահա թե ինչպես է աշխատում տրանսպորտի ֆունկցիան։ Սպիտակուցները արյան անոթներով տեղափոխում են մետաղական իոններ, ճարպաթթուներ, հորմոններ և, իհարկե, ածխաթթու գազ և հեմոգլոբին։ Տրանսպորտը տեղի է ունենում նաև միջբջջային մակարդակում։
Սպիտակուցային միացությունները՝ իմունոգոլոբուլինները, պատասխանատու են պաշտպանիչ ֆունկցիայի համար: Սրանք արյան հակամարմիններ են: Օրինակ՝ թրոմբինը և ֆիբրինոգենը ակտիվորեն մասնակցում են կոագուլյացիայի գործընթացին։ Այսպիսով, նրանք կանխում են ավելի շատ արյան կորուստ։
Սպիտակուցները նույնպես պատասխանատու են կծկման ֆունկցիայի կատարման համար: Շնորհիվ այն բանի, որ միոզինը և ակտինի պրոտոֆիբրիլները մշտապես կատարում են միմյանց նկատմամբ սահող շարժումներ, մկանային մանրաթելերը կծկվում են: Բայց նույնիսկ միաբջիջ օրգանիզմներում՝ նմանգործընթացները։ Բակտերիալ դրոշակների շարժումն ուղղակիորեն կապված է նաև միկրոխողովակների սահման հետ, որոնք ունեն սպիտակուցային բնույթ։
Օրգանական նյութերի օքսիդացումն ազատում է մեծ քանակությամբ էներգիա: Բայց, որպես կանոն, էներգիայի կարիքների համար սպիտակուցները շատ հազվադեպ են սպառվում։ Դա տեղի է ունենում, երբ բոլոր պաշարները սպառվում են: Դրա համար լավագույնս համապատասխանում են լիպիդներն ու ածխաջրերը: Հետևաբար, սպիտակուցները կարող են էներգետիկ ֆունկցիա կատարել, բայց միայն որոշակի պայմաններում։
լիպիդներ
Ճարպի նման միացությունը նույնպես օրգանական նյութ է: Լիպիդները պատկանում են ամենապարզ կենսաբանական մոլեկուլներին։ Նրանք չեն լուծվում ջրում, բայց քայքայվում են ոչ բևեռային լուծույթներում, ինչպիսիք են բենզինը, եթերը և քլորոֆորմը։ Նրանք բոլոր կենդանի բջիջների մասն են կազմում: Քիմիապես լիպիդները սպիրտների և կարբոքսիլաթթուների եթերներ են։ Դրանցից ամենահայտնին ճարպերն են։ Կենդանիների և բույսերի մարմնում այս նյութերը կատարում են բազմաթիվ կարևոր գործառույթներ։ Շատ լիպիդներ օգտագործվում են բժշկության և արդյունաբերության մեջ:
Լիպիդների ֆունկցիաները
Այս օրգանական քիմիական նյութերը բջիջներում առկա սպիտակուցների հետ միասին կազմում են կենսաբանական թաղանթներ: Բայց նրանց հիմնական գործառույթը էներգիան է: Երբ ճարպի մոլեկուլները օքսիդանում են, հսկայական քանակությամբ էներգիա է ազատվում: Այն գնում է բջիջներում ATP-ի ձևավորմանը: Լիպիդների տեսքով զգալի քանակությամբ էներգիայի պաշարներ կարող են կուտակվել մարմնում։ Երբեմն դրանք նույնիսկ ավելին են, քան անհրաժեշտ են նորմալ կյանքի իրականացման համար։ «Ճարպային» բջիջների նյութափոխանակության պաթոլոգիական փոփոխություններով այն դառնում է ավելի շատ: Չնայած նրանԱրդարության համար պետք է նշել, որ նման չափից ավելի պաշարները պարզապես անհրաժեշտ են ձմեռային կենդանիների և բույսերի համար: Շատերը կարծում են, որ ցուրտ ժամանակահատվածում ծառերն ու թփերը սնվում են հողով: Իրականում նրանք օգտագործում են ամառվա ընթացքում ստացած յուղերի և ճարպերի պաշարները։
Մարդու և կենդանիների օրգանիզմում ճարպերը կարող են նաև պաշտպանիչ գործառույթ կատարել: Դրանք կուտակվում են ենթամաշկային հյուսվածքում և օրգանների շուրջ, ինչպիսիք են երիկամները և աղիքները: Այսպիսով, դրանք լավ պաշտպանություն են մեխանիկական վնասվածքներից, այսինքն՝ հարվածներից։
Բացի այդ, ճարպերն ունեն ցածր ջերմային հաղորդունակություն, որն օգնում է տաքանալ։ Սա շատ կարևոր է հատկապես ցուրտ կլիմայական պայմաններում: Ծովային կենդանիների մոտ ենթամաշկային ճարպային շերտը նույնպես նպաստում է լավ լողացողության: Սակայն թռչունների մոտ լիպիդները կատարում են նաև ջրազերծող և քսող գործառույթներ։ Մոմը ծածկում է նրանց փետուրները և դարձնում դրանք ավելի առաձգական: Որոշ բույսերի տեսակներ ունեն նույն ծածկույթը տերևների վրա:
Ածխաջրեր
Օրգանական բանաձև C (H2O)m ցույց է տալիս, թե արդյոք միացությունը պատկանում է դասի ածխաջրեր. Այս մոլեկուլների անվանումը վերաբերում է այն փաստին, որ դրանք պարունակում են թթվածին և ջրածին նույն քանակությամբ, ինչ ջուրը: Բացի այս քիմիական տարրերից, միացությունները կարող են պարունակել, օրինակ, ազոտ:
Ածխաջրերը բջջում օրգանական միացությունների հիմնական խումբն են։ Սրանք ֆոտոսինթեզի գործընթացի առաջնային արտադրանքներն են: Դրանք նաև այլ բույսերի սինթեզի սկզբնական արտադրանքն եննյութեր, ինչպիսիք են սպիրտները, օրգանական թթուները և ամինաթթուները: Ածխաջրերը նույնպես կենդանիների և սնկերի բջիջների մասն են կազմում։ Նրանք նաև հանդիպում են բակտերիաների և նախակենդանիների հիմնական բաղադրիչներից։ Այսպիսով, կենդանական բջիջում դրանք կազմում են 1-ից մինչև 2%, իսկ բուսական բջիջում նրանց թիվը կարող է հասնել 90%::
Այսօր կա ածխաջրերի միայն երեք խումբ.
- պարզ շաքարներ (մոնոսաքարիդներ);
- օլիգոսաքարիդներ, որոնք բաղկացած են հաջորդաբար միացված պարզ շաքարների մի քանի մոլեկուլներից;
- պոլիսախարիդներ, դրանք պարունակում են ավելի քան 10 մոլեկուլ մոնոսաքարիդներ և դրանց ածանցյալներ:
Ածխաջրերի ֆունկցիաներ
Բջջի բոլոր օրգանական նյութերը կատարում են որոշակի գործառույթներ: Այսպիսով, օրինակ, գլյուկոզան էներգիայի հիմնական աղբյուրն է։ Այն քայքայվում է բոլոր կենդանի օրգանիզմների բջիջներում։ Դա տեղի է ունենում բջջային շնչառության ժամանակ։ Գլիկոգենը և օսլան էներգիայի հիմնական աղբյուրն են, առաջինը կենդանիների, իսկ երկրորդը բույսերի մոտ։
Ածխաջրերը կատարում են նաև կառուցվածքային գործառույթ: Ցելյուլոզը բույսերի բջջային պատի հիմնական բաղադրիչն է: Իսկ հոդվածոտանիների մոտ քիտինը կատարում է նույն գործառույթը։ Այն նաև հանդիպում է բարձրագույն սնկերի բջիջներում։ Եթե օրինակ վերցնենք օլիգոսաքարիդները, ապա դրանք ցիտոպլազմային մեմբրանի մասն են կազմում՝ գլիկոլիպիդների և գլիկոպրոտեինների տեսքով։ Բացի այդ, գլիկոկալիքսը հաճախ հայտնաբերվում է բջիջներում: Պենտոզները մասնակցում են նուկլեինաթթուների սինթեզին։ Այս դեպքում դեզօքսիռիբոզը ներառված է ԴՆԹ-ում, իսկ ռիբոզը՝ ՌՆԹ-ում։ Նաև այս բաղադրիչները հայտնաբերված են կոֆերմենտներում, օրինակ՝ FAD-ում,NADP և NAD.
Ածխաջրերն ունակ են նաև պաշտպանիչ ֆունկցիա կատարել օրգանիզմում։ Կենդանիների մոտ հեպարին նյութը ակտիվորեն կանխում է արյան արագ մակարդումը։ Այն ձևավորվում է հյուսվածքների վնասման ժամանակ և արգելափակում է անոթներում թրոմբների առաջացումը։ Հեպարինը մեծ քանակությամբ հայտնաբերվում է մաստ բջիջներում՝ հատիկներում:
Նուկլեինաթթուներ
Սպիտակուցները, ածխաջրերը և լիպիդները օրգանական նյութերի ոչ բոլոր հայտնի դասերն են: Քիմիան ներառում է նաև նուկլեինաթթուներ։ Սրանք ֆոսֆոր պարունակող կենսապոլիմերներ են: Նրանք, լինելով բոլոր կենդանի էակների բջջի կորիզում և ցիտոպլազմում, ապահովում են գենետիկ տվյալների փոխանցումն ու պահպանումը։ Այս նյութերը հայտնաբերվել են կենսաքիմիկոս Ֆ. Միշերի շնորհիվ, ով ուսումնասիրել է սաղմոնի սպերմատոզոիդները։ Դա «պատահական» բացահայտում էր։ Քիչ անց ՌՆԹ և ԴՆԹ հայտնաբերվեցին նաև բոլոր բուսական և կենդանական օրգանիզմներում։ Նուկլեինաթթուներ են մեկուսացվել նաև սնկերի և բակտերիաների, ինչպես նաև վիրուսների բջիջներում։
Ընդհանուր առմամբ բնության մեջ հանդիպում են երկու տեսակի նուկլեինաթթուներ՝ ռիբոնուկլեին (ՌՆԹ) և դեզօքսիռիբոնուկլեին (ԴՆԹ): Տարբերությունը պարզ է վերնագրից. ԴՆԹ-ն պարունակում է դեզօքսիրիբոզ՝ հինգ ածխածնային շաքար: Իսկ ռիբոզը հայտնաբերվել է ՌՆԹ մոլեկուլում։
Նուկլեինաթթուները ուսումնասիրվում են օրգանական քիմիայի կողմից: Հետազոտության թեմաները նույնպես թելադրված են բժշկության կողմից։ Կան բազմաթիվ գենետիկ հիվանդություններ, որոնք թաքնված են ԴՆԹ-ի ծածկագրերում, որոնք գիտնականները դեռ պետք է հայտնաբերեն:
